Baca dulu INTRODUCTION H-BRIDGE.
H-Bridge menggunakan transistor umum digunakan pada mobil robot, selain fleksibel dan ukuruan yang lebih kecil dari relay juga karena arus dan kecepatan switching bisa bervariasi tergantung dari jenis transistor yang digunakan. Oleh sebab itu langkah awal sebelum membuat H-Bridge dengan transistor yaitu dengan mengetahui spesifikasi transistor yang dibutuhkan.
Saya mencari 4 hal pada transistor sebelum digunakan untuk H-Bridge:
a. Tegangan kerja maksimum transistor.
b. Arus yang mengalir dari Colektor ke Emitor.
c. Tegangan dan arus minimum pada basis untuk mengaktifkan transistor.
d. Frekuensi switching transistor.
Rangkaian H-bridge pada gambar 1 adalah rangkaian dasar H-Bridge menggunakan transistor jenis NPN dan PNP dengan transistor PNP diatas dan NPN di bawah, hal ini berkaitan dengan karakteristik transistor tersebut. Saya pernah mencoba menggunakan transistor NPN seluruhnya dengan menganggap bahwa transistor sebagai saklar saja, secara logika sesuai dan berfungsi tetapi kenyataannya motor DC tidak bergerak sama sekali karena saya tidak memperhatikan karakteristik transistor tersebut.
Sedangkan pada gambar 2, menggunakan transistor yang bertingkat yaitu menggunakan transistor untuk memicu transistor lainnya.Perbedaan rangkaian gambar 1 dan gambar 2 yaitu tegangan dan atau arus yang akan dialirkan ke motor DC sehingga hal ini mempengaruhi jenis transistor yang akan digunakan.
Misal digunakan motor DC bertegangan 12 Vdc dengan arus 500 mA, jenis transistor yang digunakan adalah BC517 (NPN Darlington) dan BC516 (PNP Darlington) setelah dibuat rangkaian seperti gambar 1 kemudian cobalah. BC516 dan BC517 adalah transistor yang dapat aktif jika tegangan pada basis diberikan 5 volt dengan arus 20 mA, sehingga tegangan dan arus output pada mikrokontroler dapat memicu transistor ini tanpa rangkaian tambahan.
Sekarang misal digunakan motor DC 24 Vdc dengan arus 1,5 A, jenis transistor yang digunakan adalah TIP120 (NPN Darlington) dan TIP125 (PNP Darlington). Kedua jenis transistor ini dapat dipicu dengan tegangan 5 Vdc akan tetapi tidak dapat dipicu oleh arus yang dihasilkan port mikrokontroler, sehingga dibutuhkan transistor yang dapat dipicu oleh port mikrokontroler kemudian transistor ini yang selanjutnya memicu transistor TIP tersebut.
Pada gambar 2, digunakan transistor BC547 dan BC557 sebagai pemicu transistor TIP.
Sebenarnya untuk transistor jenis TIP ini, dengan menggunakan resistor PullUp 10 Kohm telah dapat mengaktifkan transistor jenis ini, arus tambahan diperoleh dari VCC.
Seperti yang saya paparkan pada bagian INTRODUCTION H-BRIDGE,
agar motor DC berputar ke kanan maka transistor Q1 dan Q4 ON sedangkan Q2 dan Q3 OFF dan agar motor DC berputar ke kiri maka transistor Q1 dan Q4 OFF sedangkan Q2 dan Q3 ON.
Untuk menghemat penggunaan port pada mikrokontroler dan mempermudah pada pemrograman, maka Basis transistor Q1 dan Q4, Q2 dan Q3 dapat digabung, dengan catatan pembagian arus yang akan mengalir pada setiap kaki Basis tersebut cukup untuk memicu setiap transistor.
4 buah dioda digunakan untuk melindungi tegangan dan arus yang dihasilkan oleh kumparan pada motor DC, dioda ini hukumnya wajib sebab jika tanpa dioda transistor akan rusak. Pemilihan jenis dan type dioda ini biasanya kurang diperhatikan padahal fungsinya sangat penting.
Jika merancang pengendalian motor DC yang hanya ON dan OFF maka untuk dioda cukup melihat arus maksimum yang dapat dilalui pada dioda, untuk motor DC kecil dioda tipe 1N4002 sudah cukup. Sedangkan jika pengendalian motor DC menggunakan PWM maka harus memilih tipe Fast Diode atau dioda kecepatan tinggi.
Alasannya adalah, saat menggunakan PWM maka transistor akan selalu berubah kondisi ON OFF dengan cepat sehingga motor DC pun akan ON OFF dengan cepat, tegangan dan arus balik yang dihasilkan motor DC pun akan cepat pula sesuai frekuensi PWM.
Oleh sebab itu dibutuhkan dioda yang waktu aktifnya cepat agar dapat melindungi transistor tersebut (fast recovery), sehingga dioda tipe 1N4942 (150 ns) digunakan. Karena fungsi dioda ini sebagai pengaman maka frekuensi aktif dioda harus lebih cepat daripada frekuensi switching transistor.
Mungkin anda pernah membuat H-Bridge motor DC yang ketika anda uji coba untuk bergerak ke kanan dan kekiri tanpa PWM berhasil dan stabil tetapi ketika menggunakan PWM tidak berfungsi, ada 2 hal penyebabnya :
A. Transistor rusak karena dioda memiliki frekuensi aktif yang lebih kecil dibanding frekuensi switching transistor dan frekuensi PWM lebih cepat dari frekuensi dioda.
Selama frekuensi PWM lebih kecil dari frekuensi aktif dioda maka masih aman.
B. Transistor berfungsi tetapi PWM tidak berfungsi, maksudnya ketika anda memberikan nilai PWM 255 dengan PWM 100 bahkan kurang, akan tetapi tidak terdapat perubahan pada kecepatan motor DC. Hal ini disebabkan karena frekuensi PWM lebih cepat dari frekuensi switching transistor sehingga transistor tidak dapat mengikuti kecepatan PWM.
